Raffreddamento a due fasi

I dispositivi di trasferimento di calore passivo a due fasi sono disponibili in una varietà di fattori forma, ma operano sotto lo stesso principio chiave di utilizzo del vapore per trasferire il calore in modo rapido ed efficiente dove può essere dissipato più efficacemente. Si tratta di sistemi chiusi che contengono una piccola quantità di liquido che viene quindi sigillato sottovuoto. Il calore viene assorbito dalla fonte di calore dove evapora il liquido locale. Il vapore quindi si sposta verso una zona più fredda della soluzione, dove si raffredda e si condensa in stato liquido. Il liquido ritorna quindi all'evaporatore attraverso la gravità o l'azione capillare.

Poiché non ci sono parti mobili, questo ciclo può ripetersi indefinitamente. Inoltre, a causa del calore latente della vaporizzazione, il fluido può assorbire e trasportare più energia o calore durante il cambio di fase da liquido a vapore. Ciò fornisce una conduttività molto più efficace rispetto ai metalli tipicamente utilizzati per i dissipatori di calore o per il raffreddamento a fase unica, come quello di sistemi di raffreddamento a liquido o ad aria.

A causa della loro capacità di trasferire passivamente carichi di calore elevati, i dispositivi di raffreddamento a due fasi, come gli heat pipe e le camere a vapore, vengono spesso integrati in soluzioni e sistemi di raffreddamento per ottimizzare ulteriormente le prestazioni.

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Heat pipe

Gli heat pipe offrono una notevole flessibilità di progettazione, in quanto possono essere utilizzati per la diffusione del calore all'interno della base di un dissipatore di calore o per il trasferimento di calore a pacchi di alette remoti o a sistemi di raffreddamento. Costruiti di solito in rame e acqua, possono anche essere realizzati utilizzando altri fluidi e materiali per specifiche esigenze applicative. I condotti in polvere sinterizzata sono spesso utilizzati per consentire l'azione capillare che permette al fluido di ritornare nel punto di evaporazione senza l'uso della gravità. Tuttavia, possono essere utilizzate altre strutture stoppose possono, in base ai requisiti di progettazione.

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Camere vapore

Le camere di vapore funzionano allo stesso modo degli heat pipe. Tuttavia, hanno un fattore forma planare che consente al calore di diffondersi in più direzioni rispetto agli heat pipe più assiali. Per questo motivo, vengono spesso utilizzati per la diffusione del calore all'interno di una base di dissipatore di calore, per migliorare notevolmente le prestazioni.

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Termosifoni

A differenza degli heat pipe e delle camere di vapore, i termosifoni utilizzano la gravità per riportare il liquido all'evaporatore e quindi permettono più considerazioni progettuali in merito all'orientamento. Gli assemblaggi includono tipicamente alette integrate come parte effettiva del termosifone e sono spesso su scala più ampia degli heat pipe o delle camere di vapore, poiché si tratta di un sistema più completo. Quando l'affidabilità è un fattore importante, i termosifoni possono essere considerati una potenziale alternativa al raffreddamento a liquido attivo.

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